浅析DCS一层时钟的网络搭建及同步操作.docVIP

精品论文 参考文献 浅析DCS一层时钟的网络搭建及同步操作 （海南核电有限公司 海南省昌江县 572733） 摘要：随着计算机和网络通信技术的飞速发展，核电厂的数字化、网络化的时代已经到来。海南核电有限公司1、2号机组采用了分布式计算机控制系统（DCS），给核电站的安全、稳定、可靠的运行提供了有力的保障。在DCS控制系统中，许多功能都与时间密切相关，如趋势、过程报警、时间记录、事件顺序报告(简称SOE)等，因此整个系统始终保持一个统一的时钟非常关键。本文主要讲述的DCS一层时钟网络的搭建，工作站、服务器与机柜CP等设备之间的时钟同步等，并浅析在调试过程中遇到的问题及解决方案。 关键词：分布式计算机控制系统；时钟；同步；调试 时间同步在过程控制中是非常重要的，时钟可能快可能慢，当系统同步到错误的时间哪怕只有几分之一秒的误差也可能会引发一些列的关键问题。时钟的不同步和紊乱会使进程或者信息变的杂乱无序而无法被使用。一旦问题出现,也很难弄清楚在什么时间发生了什么事,尤其是当涉及多个系统间的信息交互时，会引发更为严重的问题。由此可见时钟同步对于DCS系统的重要性。DCS与GPS母钟站之间有四个时钟接口，两个接口分配给DCA一层（MTK/STK），另外两个被分配到二层。MTK和STK从GPS时钟母站那得到标准的年月日时分秒等时间信息，然后在通过NTP协议在时钟网络上每隔5秒发布一次时间脉冲，使得在同一网络上的工作站，服务器或其他设备与母钟时间达到同步。 1.概述： 1.1DCS概述： Distributed Control System（DCS）,是以微处理器为基础的集中分散型计算机控制系统，主要是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理而控制任务采用不同计算机控制装置去完成的一种分布式计算机控制系统。核电站的DCS按照功能可以划分为四层: 0层：工艺系统接口层，又称现场设备层。包括测量设备和驱动器接口设备 1层：自动控制与保护层。包括负责不同电厂系统监控的信号调制和处理设备。 2层：操作与信息管理层。包括可以使人员能够操作电厂，能够监督电厂状态并对电厂Iamp;C实施运行服务的常规设备和计算机设备。 3层：全厂技术管理层。包括支持现场管理应用以及与场外设施通讯的计算机设备。 1.2GPS时钟 全球定位系统(Global Positioning System，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。GPS时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。作为全厂的标准时钟，我们对GPS时钟的基本要求是：至少能同时跟踪8颗卫星，有尽可能短的冷、热启动时间，配有后备电池，有高精度、可灵活配置的时钟输出信号。 1.3时钟同步 Master TimeKeeper（MTK）和Slave TimeKeeper（STK）是整个DCS一层网络的时钟发布者，计时器的来源有两种，外部时钟源和内部时钟源，外部时钟源是一个带有GPS天线和接收机的计时工作站，它是全厂时间的母钟，MTK（STK）通过安装的IPC时钟卡接收母钟发送的时间同步脉冲，进而同步一层网络上的其他的设备。 而内部时间源则是MTK工作站系统上的时间，当计时程序选择同步内部时间被作为时间源向外授时时，日期时间信息能手动的在IA系统管理画面更改，当此系统时间被修改时，其他一层收时设备都会随之更改。 MTK和STK他们分别被安装在1MTKHC和2STKHC两台工作站上，1MTKHC是主时钟站，2STKHC则是作为它的备用，两者通过各自独立的时钟通讯网络将DCS一层MESH网上的所有设备连在一起，形成一个完整的双冗余的时钟体系。计时程序使用NTP网络时间协议，每隔5秒发送一个时间脉冲，可以在50ms内同步所有的工作站或服务器，，当作为主计时的MTK发生故障时，主计时权限会自动的切换到STK中，如果此时STK也发生故障时，主计时权限会随机旁落到别的工作站或服务器上，但是此时只能是向外发送内部时间源了。 2硬件部分的搭建及配置： 2.1MTK或STK部分的硬件连接 1MTKHC工作站上装有IPC时钟卡，通过同轴电缆与全厂母钟相连，由此接收母钟发出的时钟脉冲信号，在计时程序中做出选择，是向外发布外部时钟源还是内部时钟源。时钟信号在IPC中做出抉择后，将其传递到MTK调制解调器。调制